本發明屬于船用光伏發電，具體涉及一種基于改進變步長電導增量法的船用光伏mppt控制方法及系統。

背景技術：

1、近年來，隨著能源需求的日益增長以及傳統燃料的供應日漸緊張，可再生能源的研究和發展成為熱點。其中，太陽能以資源豐富、沒有地域界線以及清潔等獨特優點倍受青睞。但是太陽能發電成本較高，所以致力于提高光伏系統轉化效率、降低光伏發電成本的研究尤為必要。

2、為提高船用光伏技術，降低燃料消耗，減少廢氣排放，推進綠色船舶，需盡可能使光伏電池工作在最大功率點上，實現最大功率點追蹤，這種最大限度的將光能轉化為電能的方法，即最大功率跟蹤技術(maximum?power?point?track，mppt)。最大功率跟蹤技術應用成熟的方法有恒壓法、擾動觀察法和變步長電導增量法等。傳統變步長電導增量法的啟動階段響應速度慢，在跟蹤收斂過程中的功率波動較大。

技術實現思路

1、本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提供一種響應速度快且功率波動小的基于改進變步長電導增量法的船用光伏mppt控制方法及系統。

2、為實現以上目的，本發明的技術方案如下：

3、第一方面，本發明提出了一種基于改進變步長電導增量法的船用光伏mppt控制方法，所述控制方法包括：

4、s1、利用長鼻浣熊優化算法對光伏系統中dc-dc變換器的占空比進行尋優；判斷當前迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率是否滿足切換條件，若滿足則進入s2，否則繼續迭代；

5、s2、將s1得到的全局最優個體所對應的占空比和輸出功率作為變步長電導增量法的初始條件，設置初始變化步長并通過逐漸減小步長變化量，繼續對占空比進行搜索；

6、s3、利用s2輸出的最終占空比和輸出功率進行光伏mppt控制。

7、所述s1包括：

8、s11、初始化長鼻浣熊種群數量以及長鼻浣熊個體位置，所述長鼻浣熊個體位置對應光伏系統中dc-dc變換器的占空比；

9、s12、計算長鼻浣熊個體的適應度值，獲取全局最優個體，更新長鼻浣熊種群中長鼻浣熊個體位置；所述長鼻浣熊個體的適應度值對應由光伏系統負載電流及兩端電壓相乘得到的輸出功率；所述全局最優個體是指具有最高適應度值的長鼻浣熊個體；所述更新長鼻浣熊種群中長鼻浣熊個體位置是指：將長鼻浣熊個體i在當前迭代下的適應度值與按照位置更新策略更新后位置對應的適應度值進行對比，若則將長鼻浣熊個體i的位置由更新為反之，則長鼻浣熊個體i的位置保持不變；

10、s13、判斷當前迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率是否滿足切換條件，若滿足則進入s2，否則返回s12繼續迭代。

11、所述長鼻浣熊個體的位置更新策略為：分為捕獵和攻擊階段、逃離捕食者階段依次進行位置更新；在捕獵和攻擊階段，對長鼻浣熊種群中長鼻浣熊個體按照適應度值降序排序，對于長鼻浣熊種群中前個長鼻浣熊個體，其位置更新公式為：

12、

13、上式中，分別表示第t+1次、第t次迭代下長鼻浣熊個體i的位置；α為步長控制因子；為點對點乘法運算；iguanat為第t次迭代得到的全局最優個體；i表示集合{1，2}中的隨機數；levy(λ)為萊維飛行函數；n為長鼻浣熊個體數；

14、對于長鼻浣熊種群中后個長鼻浣熊個體，其位置更新公式為：

15、

16、上式中，r為區間(0，1)內的隨機數；為區間[0.2，0.9]內的隨機數；為對應的適應度值；為長鼻浣熊個體i在當前迭代下位置所對應的適應度值。

17、所述切換條件為：

18、

19、上式中，p1為當前迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率，p2為上一次迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率。

20、所述s2中，利用變步長電導增量法對占空比進行搜索的表達式為：

21、

22、p＝e-k·(iter-1)

23、上式中，dold、dnew分別為搜索前、后的占空比；i、u分別為搜索后的占空比所對應的電流和電壓；di為搜索后的占空比所對應的電流減去搜索前的占空比所對應的電流得到的差值；du為搜索后的占空比所對應的電壓減去搜索前的占空比所對應的電壓得到的差值；p為收縮因子；為初始占空比變化量；e為自然對數；k為控制搜索因子減小速率的常數；iter為變步長電導增量法的當前迭代次數。

24、第二方面，本發明提出了一種基于改進變步長電導增量法的船用光伏mppt控制系統，所述控制方法包括第一尋優模塊、第二尋優模塊、mppt控制模塊；

25、所述第一尋優模塊，用于利用長鼻浣熊優化算法對光伏系統中dc-dc變換器的占空比進行尋優，在當前迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率滿足切換條件時，輸出當前迭代下的全局最優個體所對應的占空比和輸出功率；

26、所述第二尋優模塊，用于將第一尋優模塊得到的全局最優個體所對應的占空比和輸出功率作為變步長電導增量法的初始條件，設置初始變化步長并通過逐漸減小步長變化量，繼續對占空比進行搜索，輸出最終的占空比和輸出功率；

27、所述mppt控制模塊，用于根據第二尋優模塊輸出的最終占空比和輸出功率進行光伏mppt控制。

28、所述第一尋優模塊根據以下步驟對光伏系統中dc-dc變換器的占空比進行尋優：

29、s11、初始化長鼻浣熊種群數量以及長鼻浣熊個體位置，所述長鼻浣熊個體位置對應光伏系統中dc-dc變換器的占空比；

30、s12、計算長鼻浣熊個體的適應度值，獲取全局最優個體，更新長鼻浣熊種群中長鼻浣熊個體位置；所述長鼻浣熊個體的適應度值對應由光伏系統負載電流及兩端電壓相乘得到的輸出功率；所述全局最優個體是指具有最高適應度值的長鼻浣熊個體；所述更新長鼻浣熊種群中長鼻浣熊個體位置是指：將長鼻浣熊個體i在當前迭代下的適應度值與按照位置更新策略更新后位置對應的適應度值進行對比，若則將長鼻浣熊個體i的位置由更新為反之，則長鼻浣熊個體i的位置保持不變；

31、s13、判斷當前迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率是否滿足切換條件，若滿足則進入s2，否則返回s12繼續迭代。

32、所述長鼻浣熊個體的位置更新策略為：分為捕獵和攻擊階段、逃離捕食者階段依次進行位置更新；在捕獵和攻擊階段，對長鼻浣熊種群中長鼻浣熊個體按照適應度值降序排序，對于長鼻浣熊種群中前個長鼻浣熊個體，其位置更新公式為：

33、

34、上式中，分別表示第t+1次、第t次迭代下長鼻浣熊個體i的位置；α為步長控制因子；為點對點乘法運算；iguanat為第t次迭代得到的全局最優個體；i表示集合{1，2}中的隨機數；levy(λ)為萊維飛行函數；n為長鼻浣熊個體數；

35、對于長鼻浣熊種群中后個長鼻浣熊個體，其位置更新公式為：

36、

37、上式中，r為區間(0，1)內的隨機數；為區間[0.2，0.9]內的隨機數；為對應的適應度值；為長鼻浣熊個體i在當前迭代下位置所對應的適應度值。

38、所述切換條件為：

39、

40、上式中，p1為當前迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率，p2為上一次迭代下的全局最優個體所對應的輸出功率。

41、所述利用變步長電導增量法對占空比進行搜索的表達式為：

42、

43、p＝e-k·(iter-1)

44、上式中，dold、dnew分別為搜索前、后的占空比；i、u分別為搜索后的占空比所對應的電流和電壓；di為搜索后的占空比所對應的電流減去搜索前的占空比所對應的電流得到的差值；du為搜索后的占空比所對應的電壓減去搜索前的占空比所對應的電壓得到的差值；p為收縮因子；為初始占空比變化量；e為自然對數；k為控制搜索因子減小速率的常數；iter為變步長電導增量法的當前迭代次數。

45、與現有技術相比，本發明的有益效果為：

46、本發明所述的一種基于改進變步長電導增量法的船用光伏mppt控制方法，先利用長鼻浣熊優化算法對光伏系統中dc-dc變換器的占空比進行尋優，獲得輸出功率滿足切換條件的全局最優個體，將該全局最優個體所對應的占空比和輸出功率作為變步長電導增量法的初始條件，設置初始變化步長并通過逐漸減小步長變化量，繼續對占空比進行搜索，利用得到的最終占空比和輸出功率進行光伏mppt控制；該方法將長鼻浣熊優化算法與變步長電導增量法相結合形成混合算法，不僅可以縮短算法搜索全局最優點的時間，還可以有效降低算法收斂過程中的功率波動。